IJmuiden e perché è ancora necessario un portafoglio di soluzioni per l'industria siderurgica europea
Il mese scorso, lo sviluppo della cattura e dello stoccaggio del carbonio per il settore siderurgico ha subito una battuta d'arresto con l'annuncio di Tata Steel di abbandonare i piani per l'impiego della tecnologia nello stabilimento di IJmuiden, nei Paesi Bassi.
Nell'ambito del "progetto Everest", ora accantonato, Tata aveva previsto di iniziare a catturare 3 milioni di tonnellate all'anno di anidride carbonica da IJmuiden entro il 2027, da stoccare in modo permanente in serbatoi di gas esauriti al largo della costa olandese. L'azienda ha invece scelto di sostituire uno dei due altiforni esistenti dell'impianto con una tecnologia alternativa a basse emissioni di carbonio basata sull'idrogeno pulito. Si prevede che questa mossa eliminerà i circa 5 milioni di tonnellate di anidride carbonica all'anno associati a questa parte dell'impianto. In questo modo, Tata Steel IJmuiden intende raggiungere il suo obiettivo di decarbonizzazione del 40% entro il 2030, con l'obiettivo di raggiungere la neutralità delle emissioni di carbonio nel 2050. Essendo il più grande emettitore di anidride carbonica del Paese, il futuro dell'impianto è molto importante per gli obiettivi climatici dei Paesi Bassi.
Ma cosa significa per la decarbonizzazione della produzione globale di acciaio, che è responsabile di oltre il 5% delle emissioni globali di anidride carbonica?
La decisione di Tata mette in evidenza i due percorsi tecnologici a basse emissioni di carbonio disponibili per il settore siderurgico, entrambi finora attivamente perseguiti dal sito di IJmuiden. Attualmente, il ferro può essere prodotto dal minerale di ferro attraverso due vie: in un altoforno alimentato principalmente dal carbone, o attraverso il processo di riduzione diretta del ferro (DRI), che generalmente utilizza gas naturale o idrogeno. Una volta prodotto, il ferro grezzo viene convertito in acciaio. Mentre il ferro d'altoforno viene solitamente trasformato in acciaio in un forno a ossigeno di base (come quello di IJmuiden), il ferro ridotto direttamente viene normalmente abbinato a un forno elettrico ad arco (EAF), anch'esso ampiamente utilizzato per produrre nuovo acciaio da materiale di scarto. La tecnologia DRI-EAF offre quindi un percorso chiaro verso l'acciaio a basse emissioni di carbonio, facendo funzionare il processo DRI con idrogeno prodotto in modo pulito e approvvigionando l'elettricità per il forno elettrico ad arco da energia pulita.
La chiave di questo approccio è la disponibilità di idrogeno a basse emissioni di carbonio, che può essere ottenuto sia catturando e immagazzinando l'anidride carbonica emessa durante la produzione convenzionale dal gas naturale, sia utilizzando elettricità pulita e a basse emissioni di carbonio per alimentare l'elettrolisi dell'acqua. È importante notare che la via del gas naturale deve anche eliminare le emissioni di metano, un altro potente gas a effetto serra. La possibilità di un processo basato interamente sulle energie rinnovabili ha ottenuto il sostegno di molti politici e gruppi ambientalisti dell'UE ed è anche la visione del produttore svedese di acciaio SSAB. All'inizio di quest'anno, SSAB ha sperimentato con successo la produzione su piccola scala di acciaio utilizzando l'idrogeno proveniente dall'elettrolisi e ha in programma di aumentare il processo.
Nonostante l'attrattiva della soluzione DRI alimentata a idrogeno, per decarbonizzare il più rapidamente possibile la produzione globale di ferro e acciaio è probabile che la cattura e lo stoccaggio del carbonio svolgano un ruolo importante. Questa tecnologia può essere utilizzata per catturare l'anidride carbonica emessa dagli altiforni e da varie altre fonti di anidride carbonica associate alle acciaierie, compresi gli impianti DRI convenzionali basati sul gas naturale. Mentre la cattura parziale dell'anidride carbonica da un processo DRI è stata gestita con successo nell'acciaieria Al Reyadah di Abu Dhabi dal 2016, la tecnologia deve ancora essere dimostrata su larga scala per le emissioni degli altiforni.
Nella recente tabella di marcia dell'AIE per raggiungere l'azzeramento globale entro il 2050, la via della cattura del carbonio rappresenta in ultima analisi oltre la metà della produzione totale di acciaio, catturando 670 milioni di tonnellate di anidride carbonica all'anno(AIE, 2021). Questo contributo significativo lascia intendere l'enorme sfida della decarbonizzazione del settore in un arco di tempo così breve. Oltre il 70% della produzione mondiale di acciaio proviene da altiforni che, pur essendo in gran parte dovuti alla Cina, rappresentano anche il 60% della produzione dell'UE. Chiudere tutta questa capacità e sostituirla con idrogeno-DRI nei prossimi 30 anni sarebbe un'impresa enorme, soprattutto se si considera la massiccia domanda di idrogeno pulito e di elettricità rinnovabile che ci sarà in tutti i settori in un mondo a zero emissioni.
A titolo esemplificativo, si stima che per sostituire l'intera produzione di acciaio di IJmuiden (circa 7 milioni di tonnellate all'anno) con energia elettrica rinnovabile, sarebbero necessari 6 GW di energia eolica per la sola produzione di idrogeno, quasi equivalenti all'attuale capacità eolica installata nei Paesi Bassi. Inoltre, sebbene si preveda che i costi degli elettrolizzatori diminuiranno nel tempo, si stima che la cattura e lo stoccaggio del carbonio forniscano attualmente una tonnellata di acciaio a basso tenore di carbonio a un costo significativamente inferiore rispetto alla via dell'elettrolisi(IEA, 2020).
Sebbene Tata non abbia dichiarato esplicitamente da dove verrà reperito tutto l'idrogeno del nuovo impianto, la società ha già in programma l'installazione di un impianto di elettrolisi da 100 MW, più grande delle più grandi unità attualmente in funzione. Eppure questo impianto produrrebbe meno di un decimo dell'idrogeno necessario per eguagliare la produzione dell'altoforno sostituito. Altri piani per sviluppare fino a 100.000 tonnellate all'anno di produzione di idrogeno a basse emissioni di carbonio utilizzando un approccio alternativo, basato sulla cattura del carbonio, sembrano ora improbabili. Una terza opzione potrebbe essere l'importazione di idrogeno a basse emissioni di carbonio da regioni con abbondanza di energia rinnovabile, come l'Islanda, ma le quantità richieste rimangono scoraggianti. Sulla base di queste sfide e delle dimensioni tipiche degli impianti DRI-EAF, la conversione di IJmuiden potrebbe essere associata a una riduzione della produzione di acciaio.
La scelta di applicare la cattura del carbonio a IJmuiden o di utilizzare l'idrogeno derivato da energia rinnovabile non può ignorare i compromessi associati al ritardo e ad altre potenziali richieste di energia rinnovabile e idrogeno, come la decarbonizzazione della rete elettrica dei Paesi Bassi e l'alimentazione dei trasporti pesanti e delle navi. Inoltre, ci sono preoccupazioni locali di lunga data sulla scarsa qualità dell'aria e su altri effetti ambientali associati all'impianto, che devono essere affrontati con attenzione indipendentemente dal futuro del sito. Non ci sono risposte facili, ma i tempi, i costi e la certezza della pianificazione devono essere presi in considerazione.
Nonostante la decisione di Tata Steel sull'impianto di IJmuiden, l'azienda considera chiaramente la cattura e lo stoccaggio del carbonio come un'importante soluzione per il clima e ha recentemente commissionato un piccolo impianto di prova per la cattura del carbonio su uno degli altiforni dell'azienda in India, dove si concentra la maggior parte della produzione di Tata. Nel Regno Unito, l'acciaieria di Port Talbot fa parte del South Wales Industrial Cluster, i cui piani di decarbonizzazione puntano molto sulla cattura del carbonio. Anche a IJmuiden, le dichiarazioni degli ingegneri di Tata suggeriscono che l'azienda non ha abbandonato del tutto questo percorso; i piani attuali lasciano le emissioni del secondo altoforno di IJmuiden completamente prive di controllo dopo il 2030, lasciando una domanda senza risposta che la cattura del carbonio potrebbe ancora dover risolvere.
Questi sforzi per ridurre le emissioni di anidride carbonica si inseriscono in un contesto economico difficile per le acciaierie europee, che faticano a competere con le importazioni a basso costo, e sia il sito gallese che quello olandese hanno un futuro incerto. Dopo aver inizialmente minacciato di vendere Port Talbot, in difficoltà, all'inizio di quest'anno Tata è stata vicina a vendere IJmuiden a SSAB, ma ha visto l'accordo fallire. La presenza dell'impianto nella "vetrina" potrebbe quindi avere una certa influenza sulla strategia che Tata ha proposto per la sua decarbonizzazione. Garantire che queste industrie riescano a navigare e sopravvivere alla transizione dell'UE verso l'azzeramento delle emissioni è della massima importanza non solo per il clima, ma anche per le migliaia di dipendenti e le economie locali. Permettere che questa produzione venga sostituita da importazioni ad alta intensità di carbonio da regioni con obiettivi climatici meno impegnativi sarebbe un fallimento su entrambi i fronti.
Affinché la società possa affrontare il problema delle emissioni dell'industria siderurgica entro i prossimi tre decenni, è essenziale sviluppare sia la cattura e lo stoccaggio del carbonio che gli approcci basati sull'idrogeno per un uso su larga scala. Affidarsi a una sola di queste soluzioni nascenti per il settore siderurgico presenta un rischio climatico: il rischio di una transizione più lenta se l'adozione della tecnologia è inadeguata o se le risorse rinnovabili sono troppo limitate. Le industrie europee che producono emissioni dipenderanno in ultima analisi da una serie di tecnologie pulite, ma dato che più della metà dell'acciaio mondiale è prodotto in Cina - per lo più in un parco di altiforni relativamente nuovi, basati sul carbone - lo sviluppo della cattura del carbonio per queste fonti potrebbe rivelarsi fondamentale per il clima. Anche se molte tecnologie esistenti dovrebbero essere direttamente applicabili alla cattura delle emissioni degli altiforni, è sempre più urgente dimostrare adeguatamente questa applicazione su larga scala, se si vuole che la tecnologia sia pronta a contribuire a obiettivi climatici urgenti a breve termine. In quanto progetto di punta in un Paese che dispone di un buon quadro politico per sostenere la diffusione della cattura del carbonio nell'industria, la perdita del Progetto Everest rappresenta quindi una battuta d'arresto significativa e un'opportunità persa di leadership tecnologica.
Una politica climatica lungimirante può e deve contribuire a promuovere e incoraggiare un solido portafoglio di soluzioni per l'industria siderurgica europea e non solo.
